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必修1第三单元金属及其化合物
3.1---钠及其重要化合物
一、碱金属通论
1.碱金属alkalimetal:
Li、Na、K、Rb、Cs、Fr;
2.原子结构atomicstructure
①相同:
最外层均为1个电子,位于第IA族;
②不同:
电子层数依次增多,核电核数依次增加,原子半径依次增大;
3.元素性质elementproperties
①相同:
均为活泼金属元素,最高正化合价为+1价,都能形成氧化物;
②不同:
失电子能力依次增强,金属性依次增强,氧化物组成渐趋复杂---Li2O、Na2O、
Na2O2、K2O、K2O2、KO2……
4.单质elementarysubstance
①physicalproperty
※相同:
除Cs略带金色光泽外,碱金属单质都是银白色金属、较软、有延展性、密度小、
熔点低、有良好的导电、导热性;
※不同:
密度趋于增大,熔沸点依次降低,硬度趋于增大;
②chemicalproperty
※相同:
与Na相似,都很活泼、具有很强的还原性,化合价都是+1;都能与卤素、O2、
S等非金属单质发生反应,都能与H2O反生剧烈反应;
※不同:
还原性依次增强;
A.与O2反应的产物,越来越复杂,
;
Na能形成Na2O、Na2O2;K可形成K2O、K2O2、KO2;……
B.与H2O反应的剧烈程度逐渐增强;
C.最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强;
二、碱金属的一般与特殊之处
1.Na、K需保存在煤油中,但是Li的密度比煤油小,所以Li应密封于石蜡中;
2.碱金属中,从Li到Cs,密度呈递增的趋势,但ρ(K)=0.862g/cm3<ρ(Na)=0.971g/cm3;
3.酸式盐的溶解度一般大于正盐,但溶解度NaHCO3小于Na2CO3;
4.氧在化合物中一般显-2价,氢显+1价,但Na2O2、H2O2中的氧显-1价,NaH、CaH2
中的氢显-1价;
5.试剂瓶中的药品取出后,一般不能放回原瓶,但是金属Na、K、Ca……除外;
6.一般活泼金属能从盐溶液中置换出不活泼金属,但对非常活泼的金属K、Ca、Na等除外;
7.碱金属单质密度都很小,其中Li的密度是所有金属中最小的ρ(Li)=0.534g/cm3;
8.碱金属单质熔点都很低,只有Li高于100℃,m.p.=180.54℃;
9.碱金属的碳酸盐中,只有Li2CO3难溶于水且受热易分解;
10.碱金属的氢氧化物中,只有LiOH溶解度较小(可溶于水)且受热易分解,其余的均易溶
于水且受热难分解;
三、焰色反应flamereaction
1.concept:
很多金属或它们的化合物在灼烧的时候,都会使火焰呈现出特殊的颜色;
2.一些金属或金属离子的焰色反应的颜色(Al、Fe、Mg无色):
Li
K
Ca
Sr
Ba
Cu
Na
紫红色
紫色
砖红色
洋红色
黄绿色
绿色
黄色
3.焰色反应实验步骤
①洗:
用稀HCl溶液洗涤铂丝;②烧:
在酒精灯上灼烧直至火焰颜色相同;
③蘸:
蘸取待测的物质;④烧:
用蘸取了待测的物质放在酒精灯上灼烧;
⑤观:
观察火焰颜色;
4.注意
①K,紫色,透过蓝色的钴玻璃观察,以滤去黄色的光,避免杂质Na所造成的干扰;
②焰色反应是一种物理变化,不是化学变化;
③焰色反应可用于鉴定金属或金属离子的存在;(主要是Na、K)
四、钠的主要性质及用途
1.physicalproperty:
银白色固体,有金属光泽,ρ=0.986g/cm3;质软,m.p.=97.82℃;
2.chemicalproperty:
与H2O、Cl2、O2等皆能反应;与盐溶液的反应过程如下:
Na
NaOH
发生复分解反应
【Na与H2O反应实验现象:
浮、球、游、鸣、气、红.】
3.Na的制取、保存及用途
①制取:
;②保存:
密封保存,通常保存在石蜡油或煤油中;
③用途:
钠钾合金(液态)作反应堆导热剂;制作高压钠灯;作强还原剂,
4Na+TiCl4(熔融)=4NaCl+Ti;
五、钠的主要化合物
1.氧化钠和过氧化钠
氧化钠Na2O
过氧化钠Na2O2
电子式
生成条件
2Na+O2=Na2O
2Na+O2
Na2O2
外观特征
白色固体
淡黄色固体
氧化性
极弱
较强
跟水反应
Na2O+H2O=2NaOH
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
跟CO2反应
Na2O+CO2=Na2CO3
2Na2O2+CO2=2Na2CO3+O2
跟SO2反应
Na2O+SO2=Na2SO3
Na2O2+SO2=Na2SO4
跟盐酸反应
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O
2Na2O2+4HCl=4NaCl+2H2O+O2↑
2.碳酸钠和碳酸氢钠
碳酸钠Na2CO3
碳酸氢钠NaHCO3
组成微粒
Na+、CO32-
Na+、HCO32-
外观特征
白色固体
白色固体
溶解度
47.3g(50℃)
14.45g(50℃)
水溶液pH
强碱性
极弱碱性
稳定性
较稳定
不稳定(50℃开始分解)
跟盐酸反应
反应较慢
反应快
①Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
②NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑
练习3.1---钠及其重要化合物A
01.相同条件下将干燥的88gCO2通过装有Na2O2的干燥管后,气体质量变为60g,则反应后的
气体中CO2的质量为()
A.24g;B.34g;C.44g;D.54g;
02.在甲、乙两烧杯溶液中,含有大量的Cu2+、Na+、H+、SO42-、CO32-、OH-等6种离子.已
知甲烧杯的溶液显蓝色,则乙烧杯的溶液中大量存在的离子是()
A.Cu2+、H+、SO42-;B.CO32-、OH-、SO42-;
C.Na+、OH-、CO32-;D.Na+、H+、SO42-;
03.通过你的观察和推理,判断下列实验室中对于少量Na的保存方法正确的是()
A.保存在水中;B.密封,保存在广口瓶中;
C.用铝箔包裹,密封在广口瓶中;D.密封,保存在煤油中;
04.从生活常识角度考虑,试推断钠元素在自然界中存在的主要形式是()
A.Na;B.NaCl;C.NaOH;D.Na2O;
05.下列物质中,有一种物质的颜色与其它三种的颜色不同,这种物质是()
A.NaOH;B.Na2O;C.Na2O2;D.NaHCO3;
06.下列关于金属Na的叙述中,说法正确的是()
A.Na在空气中燃烧,发出黄色火焰;B.Na在空气中燃烧,产物是Na2O;
C.Na是银白色金属,硬度大,熔点高;D.Na、K合金可作原子反应堆的导热剂;
08.下列各组中的两物质相互反应时,若改变反应条件(温度、反应物用量比),化学反应的本质
并不改变的是()
A.Na和O2;B.NaOH和CO2;C.Na2O2和CO2;D.木炭(C)和O2;
09.Na2O2与水反应能够产生O2,这一反应在呼吸面具、潜水艇及太空飞船中可为人体提供呼
吸所用的O2;下面对该反应的说法中正确的是()
A.这是一个氧化还原反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂;
B.这是一个氧化还原反应,Na2O2是氧化剂,水是还原剂;
C.这是一个氧化还原反应,Na2O2是还原剂,水是氧化剂;
D.这是一个置换反应,有单质O2产生;
10.钾(K)与Na在性质上具有很大的相似性,但K比Na的活泼性强,下面是根据Na的性质对
K的性质的预测,其中正确的是()
A.因为钾的活泼性强,所以钾应该保存在煤油;
B.钾可以与水剧烈反应,生成氢气;
C.钾在空气可以被空气中的氧气所氧化,且产物是K2O;
D.钾与水能够反应,但不如Na与水的反应剧烈,但产物都有氢气;
11.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8g,将其投入100g水中,产生H20.2g,则被氧化的
钠是()
A.9.2g;B.10.6g;C.6.2g;D.4.6g;
12.在一定条件下,使CO和O2的混合气体26g充分反应,所得混合物在常温下跟足量的Na2O2
固体反应,结果固体增重14g,则原混合气体中O2和CO的质量比可能是( )
A.9:
4;B.1:
1;C.7:
6;D.6:
7;
13将0.4gNaOH和1.06gNa2CO3混合并配成溶液,向溶液中滴加0.1mol·L-1稀盐酸.下列图像
能正确表示加入盐酸的体积和生成CO2的物质的量的关系的是( )
14.有关纯碱和小苏打的叙述正确的是()
A.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量稀H2SO4反应,NaHCO3产生的CO2多;
B.等质量的Na2CO3、NaHCO3分别与足量的同种盐酸反应,NaHCO3消耗的盐酸多;
C.向NaHCO3溶液中滴入Ba(OH)2无沉淀,而Na2CO3溶液中加入Ba(OH)2出现白色沉淀;
D.Na2CO3和NaHCO3都既能与酸反应,又能与氢氧化钠反应;
15.过氧化钠具有强碱性和强氧化性,遇木炭、铝粉等还原性物质时可燃烧.下列有关说法中
不正确的是()
A.Na2O2与木炭的反应是放热反应;B.熔融Na2O2时可使用石英器皿;
C.Na2O2与Al反应时Na2O2表现出强氧化性;D.Na2O2与SO2反应可生成Na2SO4;
16.取黄豆粒大小的一块金属钠,用滤纸擦干其表面的煤油,然后加入到硫酸铜溶液中,观察
实验现象并写出化学方程式:
①钠在溶液中反应的实验现象___________________________________________________,
反应化学方程式是___________________________;
②溶液中的实验现象_____________;反应的化学方程式____________________________;
17.运用比较方法是化学科学中研究物质性质的基本方法之一,请运用比较法解答下列问题:
过氧化钠几乎可与所有的常见气态非金属氧化物反应;
如:
2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2,Na2O2+CO=Na2CO3;
1)试分别写出Na2O2与SO2、SO3反应的化学方程式:
__________________________________;______________________________________;
2)通过比较可知,当非金属元素处于_______价时,其氧化物与过氧化钠反应有O2生成;
18.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样,用下图的实验装置测定Na2O2试样的纯度.(可
供选用的反应物只有CaCO3固体、6mol/L盐酸、6mol/L硫酸和蒸馏水)
回答下列问题:
(1)装置A中液体试剂选用___________,理由是___________________________.
(2)装置B的作用是_________________,装置C的作用是_________________,
装置E中碱石灰的作用是____________________.
(3)装置D中发生反应的化学方程式是_________________________________________.
(4)若开始时测得样品的质量为2.0g,反应结束后测得气体体积为224mL(标准状况),则Na2O2
试样的纯度为_____________.
练习3.1---钠及其重要化合物B
01.下列各组物质中,满足下图物质一步转化关系的选项是()
X
Y
Z
A
Na
NaOH
NaHCO3
B
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
C
C
CO
CO2
D
Si
SiO2
H2SiO3
02.将0.01mol下列物质分别加入100mL蒸馏水中,恢复至室温,所得溶液中阴离子浓度的大
小顺序是(溶液体积变化忽略不计)()
①Na2O2;②Na2O;③Na2CO3;④NaCl;
A.①>②>③>④;B.①>②>④>③;C.①=②>③>④;D.①=②>③=④;
03.甲、乙两烧杯中分别装有相同体积、相同pH的氨水和NaOH溶液,各加入10mL0.1mol·L-1
AlCl3溶液,两烧杯中都有沉淀生成.下列判断正确的是()
A.甲中沉淀一定比乙中的多;B.甲中沉淀可能比乙中的多;
C.甲中沉淀一定比乙中的少;D.甲中和乙中的沉淀可能一样多;
04.为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将w1克样品加热,其质量变为w2g,
则该样品的纯度(质量分数)是()
A.
;B.
;C.
;D.
;
05.下列叙述中正确的是()
A.向含有CaCO3沉淀的水中通入CO2至沉淀恰好溶解,再向溶液中加入NaHCO3饱和溶液,
又有CaCO3沉淀生成;
B.向Na2CO3溶液中逐滴加入等物质的量的稀盐酸,生成的CO2与原Na2CO3的物质的量之
比为1:
2;
C.等质量的NaHCO3和Na2CO3分别与足量盐酸反应,在同温同压下,生成CO2体积相同;
D.向Na2CO3饱和溶液中通入CO2,有NaHCO3结晶析出;
06.25℃时,浓度均为0.2mol/L的NaHCO3和Na2CO3溶液中,下列判断不正确的是()
A.均存在电离平衡和水解平衡;B.存在的粒子种类相同;
C.分别加入NaOH固体,恢复到原温度,c(CO32-)均增大;D.c(OH-)前者大于后者;
07.下列说法正确的是()
A.发酵粉中主要含有氢氧化钠,能使焙制出的糕点疏松多孔;
B.碳酸钠可用于治疗胃酸过多;
C.碳酸氢钠可用于治疗胃酸过多;
D.硫酸氢钠属于盐类,其水溶液显中性;
08.取ag某物质在氧气中完全燃烧,将其产物跟足量的过氧化钠固体完全反应,反应后固体的
质量恰好也增加了ag.下列物质中不能满足上述结果的是()
A.H2;B.CO;C.C6H12O6;D.C12H22O11;
09.下列各组物质相互混合反应后,既有气体生成,最终又有沉淀生成的是()
①金属钠投入到FeCl3溶液中;②过量NaOH溶液和明矾溶液混合;
③少量Ca(OH)2投入过量NaHCO3溶液中;④Na2O2投入FeCl2溶液中;
A.只有①④;B.只有③;C.只有②③;D.只有①③④;
10.向酚酞溶液中加入过量Na2O2粉末,振荡,正确的叙述是( )
A.最后溶液变红色;B.溶液先变红色最后褪色;
C.因为Na2O2与酚酞发生氧化还原反应而无气泡产生;D.无明显现象;
11.下列离子方程式书写正确的是( )
A.烧碱溶液中加入铝片:
Al+OH-+H2O=AlO2-+H2↑;
B.苯酚钠溶液中通入少量CO2:
C6H5O-+CO2+H2O=C6H5OH+HCO
;
C.澄清石灰水与少量小苏打溶液混合:
Ca2++2OH-+2HCO3-=CaCO3↓+CO32-+2H2O;
D.硝酸亚铁溶液中滴加盐酸:
3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++2H2O+NO↑;
12.下列有关说法正确的是()
A.Li在氧气中燃烧主要生成Li2O2;
B.K与水反应比Li与水反应剧烈;
C.Na的金属活动性比Mg强,故可用Na与MgCl2溶液反应制Mg;
D.向Na2CO3溶液中加入等物质的量的稀盐酸,生成CO2与原Na2CO3物质的量之比为2:
1;
13.下列关于Na2O2说法正确的是()
A.与SO2反应生成Na2SO3与O2;
B.Na2O2投入到酚酞试液中,溶液变红;
C.Na2O2能与酸反应生成盐和水,所以Na2O2是碱性氧化物;
D.Na2O2与水反应,Na2O2既是氧化剂,又是还原剂;
14.下列离子方程式正确的是()
A.往碳酸氢钙溶液中滴入少量氢氧化钠溶液:
OH-+HCO3-+Ca2+=CaCO3↓+H2O;
B.将一小块金属钠投入到硫酸铜溶液中:
2Na+Cu2+=Cu+2Na+;
C.NaHCO3溶液显碱性:
HCO3-+H2O
OH-+CO32-;
D.氯气溶解于水:
Cl2+H2O
12H++Cl-+ClO—;
15.把少量NO2气体通入过量小苏打溶液中,再使逸出的气体通过装有足量的过氧化钠颗粒的
干燥管,最后收集到的气体是( )
A.O2;B.NO2;C.NO2和O2;D.NO2和NO;
16.某化学教师为“氯气与金属钠反应”设计了如图所示装置与操作以替代相关的课本实验操
作:
先给钠预热,到钠熔融成圆球时,撤火,通入氯气,即可见钠着火燃烧,并产生大量白
烟.以下叙述错误的是( )
A.钠着火燃烧产生苍白色火焰;
B.反应生成的大量白烟是氯化钠晶体;
C.管中部塞一团浸有NaOH溶液的棉球是用于吸收过量的氯气,以免其污染空气;
D.管右端棉球处颜色变化可判断氯气是否被碱液完全吸收;
17.将钠投入下列溶液中,反应的剧烈程度由强到弱的是( )
①水;②NaOH溶液;③0.1mol/L盐酸;④0.1mol/LFeCl3溶液;
A.④③②①;B.④③①②;C.③④①②;D.①③④②;
18.取等物质的量浓度的NaOH溶液两份A和B,每份10mL,分别向A、B中通入不等量的
CO2,再继续向两溶液中逐滴加入0.1mol/L的盐酸,标准状况下产生的CO2的体积与所加
盐酸体积之间的关系如下图所示,试回答下列问题:
(1)原NaOH溶液的物质的量浓度为________________.
(2)曲线A表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶
液中的溶质成分是_____________________________,
其物质的量之比为_____________________________.
(3)曲线B表明,原NaOH溶液中通入CO2后,所得溶
液加盐酸后产生CO2气体体积(标准状况)的最大值为______________mL.
3.2---铝及其重要化合物
一、铝aluminum
1.physicalproperty:
银白色,有金属光泽的固体,质地柔软,m.p.=660℃,ρ=2.7g/cm3;
2.chemicalproperty
(1)跟非金属单质反应
①氧气.常温:
在表面生成一层致密的氧化物薄膜,阻止内部的金属继续与氧气反应.
点燃:
4Al+3O2
2Al2O3;
②铝容易和卤素反应,常温下和氯气激烈化合生成三氯化铝;在溴中燃烧铝粉生成三溴化
铝.在高温下也能和硫、氮气、碳直接化合成Al2S3、AlN、Al4C3(2000℃).
(2)铝与酸反应
与非氧化性强酸(稀硫酸、盐酸)反应:
2Al+6H+=2Al3++3H2↑;
与氧化性酸:
常温下,铝、铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化;加热时,铝与稀硝酸反应不
产生H2,与热浓硫酸、浓硝酸反应:
2Al+6H2SO4(浓)
Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
(3)铝与强碱溶液反应:
2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H2↑;
(4)铝热反应:
2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe;铝粉和氧化铁粉末的混合物称为铝热剂,铝热
反应可用于焊接钢轨,可用于冶炼Ni、Mn、V等难熔金属.
二、铝的重要化合物
1.aluminumoxide---Al2O3
①Al2O3:
白色固体,高熔点(2045℃),难溶于水,是两性氧化物.
与酸反应:
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O;
与碱反应:
Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O;
②用途:
熔点很高(m.p.=2055℃),是一种比较好的耐火材料,还可以制作各种宝石.
2.aluminumhydroxide---AlOH3
(1)chemicalproperty
①AlOH3是两性氢氧化物,只溶于强酸或强碱,而不溶于弱酸或弱碱.
与酸反应:
AlOH3+3H+=Al3++3H2O;
与碱反应:
AlOH3+OH-=AlO2-+H2O;
②AlOH3受热分解:
2AlOH3
Al2O3+3H2O;
(2)Al(OH)3的制备:
①用弱碱氨水与可溶性铝盐反应:
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
②向偏铝酸盐中通入CO2:
2AlO2-+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-;
3.alum(potassiumaluminumsulfate)---KAl(SO4)2·12H2O
明矾是含有结晶水的硫酸钾和硫酸铝的复盐.KAl(SO4)2·12H2O=K++Al3++2SO42-+12H2O,
Al3+容易水解,生成胶状的氢氧化铝Al(OH)3,Al3++3H2O
Al(OH)3(胶体)+3H+,Al(OH)3
胶体的吸附能力很强,可以吸附水里悬浮的杂质,并形成沉淀,使水澄清.所以,明矾是一
种较好的净水剂.
4.相互转化关系:
三、“铝三角”的转化关系及其应用
1.关系图
2.应用
(1)制取Al(OH)3:
A13++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+;
3AlO2-+Al3+=4Al(OH)3↓;AlO2—+CO2=Al(OH)3↓+HCO3-;
(2)离子共存问题:
Al3+与OH-、S2-、HS-、AlO2—、CO32-、HCO3-因双水解反应或生成沉
淀而不能大量共存;AlO2—与H+、NH4+、Al3+、Fe3+等不能大量共存;
(3)鉴别(利用滴加顺序不同,现象不同)
①AlCl3溶液中滴加NaOH溶液现象为:
先产生白色沉淀,后沉淀溶解.
②NaOH溶液中滴加AlCl3溶液现象为:
开始无明显现象,后产生白色沉淀,沉淀不溶解.
(4)分离提纯
①利用Al能溶于强碱溶液,分离Al与其他金属的混合物.
②利用Al2O3能与强碱溶液反应,分离Al2O3与其他金属氧化物.
⑧利用Al(OH)3能与强碱溶液反应,分离Al3+与其他金属阳离子.
四、氢氧化铝沉淀的图象分析
操作
图像
离子方程式
向一定量的AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液至过量
Al3++3OH—=Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH—=AlO2—+2H2O
向一定量的NaAlO2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液至过量
AlO2—+H++H2O=Al(OH)3↓
Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
向一定量的NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液至过量
Al3++4OH—=AlO2—+2H2O
Al3++3AlO2—+6H2O=4Al(OH)3↓
向一定量的盐酸溶液中逐滴加入NaAlO2溶液至过量
AlO2—+4H+
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